Organoide con neuroni marcati di verde (Fonte: Joshua Berlind/Ichida Lab)
Una lesione cerebrale traumatica (TBI) può quadruplicare il rischio di sviluppare la demenza e anche aumentare le possibilità di sviluppare malattie neurodegenerative come la SLA. In un nuovo studio pubblicato su Cell Stem Cell, scienziati della University of Southern California di Los Angeles hanno usato strutture cerebrali umane coltivate in laboratorio, note come organoidi, per offrire approfondimenti sul perché questo succede e come mitigare il rischio.
Nello studio, i ricercatori del laboratorio di Justin Ichida, professore associato di biologia delle cellule staminali e medicina rigenerativa all'USC e ricercatore del Center for Regenerative Medicine and Stem Cell Research all'USC, hanno usato le cellule staminali derivate da pazienti umani per coltivare strutture cerebrali rudimentali chiamate organoidi in laboratorio. Hanno quindi ferito questi organoidi con onde ad ultrasuoni ad alta intensità.
Gli organoidi feriti hanno mostrato alcune delle stesse caratteristiche osservate nei pazienti con TBI, come la morte delle cellule nervose e i cambiamenti patologici nelle proteine tau, nonché nella proteina TDP-43. Gli scienziati hanno scoperto che i cambiamenti patologici nella TDP-43 erano più diffusi negli organoidi derivati da pazienti con SLA o demenza frontotemporale, rendendo le loro cellule nervose più suscettibili alla disfunzione e alla morte dopo una lesione.
Ciò suggerisce che la TBI potrebbe aumentare il rischio di sviluppare queste malattie ancora di più che per i pazienti con predisposizione genetica. Le lesioni peggiori erano subite dalle cellule nervose che condividono informazioni - chiamate neuroni eccitatori - localizzate negli strati profondi degli organoidi.
Nella loro ricerca dei modi per proteggere questi neuroni dagli effetti della TBI, gli scienziati hanno identificato un gene chiamato KCNJ2, che contiene istruzioni per creare canali che consentono selettivamente al potassio di passare attraverso la membrana cellulare, permettendo la contrazione e il rilassamento dei muscoli. L'inibizione di questo gene ha avuto un effetto protettivo sugli organoidi derivati da pazienti con e senza SLA, nonché sui topi, a seguito di una TBI.
"Puntare il KCNJ2 può ridurre la morte delle cellule nervose dopo la TBI", ha affermato Ichida. "Ciò potenzialmente potrebbe diventare un trattamento post-infortunio o una profilassi per gli atleti e altri ad alto rischio di TBI".
Fonte: Cristy Lytal in University of Southern California (> English) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: JD Lai, [+9], JK Ichida. KCNJ2 inhibition mitigates mechanical injury in a human brain organoid model of traumatic brain injury. Cell Stem Cell, 2024, DOI
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